Characterization of the cortical shell and endplate curvature in human vertebrae with and without metastases

Le metastasi ossee alterano la microstruttura e le proprietà meccaniche di una vertebra rendendola più a rischio di rottura. Lo scopo di questo studio è quello di fornire un metodo per misurare e analizzare la curvatura dell’osso corticale e degli endplates. Inoltre, la correlazione tra la curvatura del guscio corticale e degli endplates, a rottura, con il carico di rottura e lo stress apparente è stata indagata. Sono stati preparati 10 segmenti spinali composti da una vertebra metastatica ed una sana (controllo), su cui sono state eseguite tomografie computerizzate ad alta risoluzione a 39 micron (VivaCT80, Scanco Medical). Dopodiché, i provini sono stati testati in compressione assiale fino a rottura e nuovamente scansionati. Le scansioni pre-rottura sono state usate per sviluppare la procedura per misurare la curvatura, tramite raggio e lunghezza (estensione bidimensionale della curva definita). Una volta definita la procedura, è stata applicata anche alle scansioni post-rottura. Con il metodo sviluppato, la lunghezza e il raggio di curvatura, dell’osso corticale e degli endplate, sono stati misurati. I risultati mostrano valori dei raggi di curvatura (6-37 mm per l’osso corticale e 24-29 mm per gli endplates) in linea con quelli riportati in letteratura (16-51 mm e 13-32 mm). Inoltre, l’analisi del raggio di curvatura ha confermato che le metastasi indeboliscono l’osso corticale rispetto ad una vertebra sana, mentre la frattura causa una deformazione nel raggio degli endplates, sia per le vertebre sane che in quelle affette da metastasi. Questo studio apre la via per valutazioni ulteriori per capire se, con le caratteristiche dell’osso corticale e degli endplates, sia possibile discriminare le vertebre a rischio meccanico di frattura usando le misure della curvatura come strumento predittivo.